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Biochemistry

C&EN 中文版

肠道微生物的代谢物似可减轻小鼠体内的肌萎缩侧索硬化症

烟酰胺可能在神经退行性疾病的进展中发挥保护作用

by Megha Satyanarayana
November 12, 2019 | A version of this story appeared in Volume 97, Issue 30
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Micrograph of Akkermansia muciniphila.
Credit: Willem de Vos/University of Helsinki/Wageningen University
嗜粘蛋白-艾克曼菌（Akkermansia muciniphila）及其所产生的一个代谢物-烟酰胺，可能在肌萎缩侧索硬化症中起到保护作用。

请访问cenm.ag/chinese或关注ACS微信订阅号获取更多《化学与化工新闻》的中文内容

根据一项新研究(Nature 2019, DOI: 10.1038/s41586-019-1443-5)，肠道细菌所释放的一种化学物质可能在神经退行性疾病肌萎缩侧索硬化症（下文简称“ALS”）发展过程中发挥保护作用。这些发现是关联大脑健康与肠道微生物的系列研究中的最新成果。

以色列魏茨曼科学研究院（the Weizmann Institute of Science ）的研究人员Eran Elinav领导了该研究，他表示这些结果支持一个理念，即俗称“卢伽雷症”的ALS可受到环境和基因的影响。“我们认为了解这些环境因素是否通过微生物组传递的影响对ALS的进展或严重性产生作用，会是有意思且可能重要的”他说。

为探索生物组在ALS中的作用， Elinav的团队对编辑后携带导致人类患上ALS的遗传变化的小鼠进行研究。研究者们首先给予这些ALS小鼠抗生素，以耗尽其肠道微生物。在运动机能的标准测试中，它们相比未使用抗生素的小鼠表现较差，这提示肠道微生物的成分可能对疾病进展产生某种作用。

A structure of superoxide dismutase 1.
Credit: Emw/Wikimedia Commons
基因突变编辑超氧化物歧化酶1致使人类患上ALS。
A structure of nicotinamide.

当对比ALS小鼠与其健康兄弟姐妹的肠道中细菌种类时，研究团队注意到个别种类在一组中比另一组更丰富。科学家们将这几类细菌，其中包括嗜粘蛋白-艾克曼菌（Akkermansia muciniphila）、多种副杆状菌属（Parabacteroides）和乳酸杆菌移植到无肠道微生物的小鼠体内，并发现两类细菌导致ALS症状恶化—扭链瘤胃球菌（Ruminococcus torques）和狄氏副拟杆菌（Parabacteroides distasonis）。同时，嗜粘蛋白-艾克曼菌（Akkermansia muciniphila）致使症状减轻。

科学家们还发现移植有嗜粘蛋白-艾克曼菌（Akkermansia muciniphila）的ALS小鼠与未获得此类微生物的小鼠相比拥有较高水平的名为烟酰胺（nicotinamide ）的细菌代谢物。对ALS小鼠直接注射烟酰胺改善了动物的运动机能。

烟酰胺，是维生素B-3的一种和在细胞中生产能量的代谢途径的一部分，此前已被证明对神经元和中枢神经系统的健康发挥作用(Int. J. Tryptophan 2018, DOI: 10.1177/1178646918776658)。Elinav 表示他无法确认在他们的ALS模型中烟酰胺做了什么，但它可能参与了减少神经系统中的氧化应激。

该团队随后探索了人体内烟酰胺-ALS的关联。在对于37名ALS患者的早期研究中， Elinav的团队发现ALS患者的肠道微生物组与同他们生活在一起的人有所不同。同时，ALS患者与其同居者相比，其脑脊髓液中的烟酰胺较少。虽很难说出两组人体内嗜粘蛋白-艾克曼菌（Akkermansia muciniphila）数量的差异，但在ALS患者粪便中参与合成烟酰胺的微生物基因数量较少，其中这些基因大多好像来自嗜粘蛋白-艾克曼菌（Akkermansia muciniphila），这些提示那些ALS患者的肠道中可能较少拥有此类细菌。

Elinav介绍称，下一步他们将会对来自不同地区的更大组群的ALS患者进行测试，因为微生物的特征因地而异和因人而异。他想看看他们是否可以提出一个界定ALS患者的微生物特征。他同时指出，说使用烟酰胺或是含嗜粘蛋白-艾克曼菌（Akkermansia muciniphila）的粪便移植物治疗ALS患者可缓解症状仍为时尚早。

加拿大不列颠哥伦比亚大学的微生物组专家Brett Finlay表示，阿克曼氏（Akkermansia）在肠道微生物菌的研究中是一个热门话题。在一些研究中，这些种类产生有益作用，而在另一些中没有。他认为 Elinav 的工作指出了ALS进展中微生物组的一个作用，同时，虽然烟酰胺可能是一个驱动，它可能不是参与其中的唯一细菌代谢物，因为细菌常群落共同作用。

“该论文是开启一系列研究途径的论文之一，这在一周前我们从未想到，” Finlay说。.

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